[发明专利]一种低碳烃齐聚制航油催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低碳烃齐聚制航油催化剂及其制备方法和应用。催化剂包括ZSM‑5分子筛和改性组分，ZSM‑5分子筛占30％～100％；改性组分选用镍盐、铵盐、锌盐、锆盐、硼酸、磷酸中的任一种或多种混合物。将改性组分溶解制备改性溶液后，放入ZSM‑5分子筛制备催化剂前驱体溶液，然后将其干燥、焙烧和压片破碎得到催化剂。将催化剂用于低碳烃齐聚反应制备航油组分，低碳烃选用碳数为C3～C8的烯烃或烯烃与烷烃的混合物。本发明具有催化剂制备方法简单、制备原料适用范围广、直接所得产品包含芳烃、环烷烃、异构烃等航空燃油全组分且工艺简单、产品品质高等优点。

技术领域

本发明涉及一种低碳烃齐聚制航油催化剂及其制备方法和应用，尤其涉及一种可用于低碳烃齐聚制备航空燃油的催化剂的制备方法和应用，属于催化剂技术领域。

背景技术

低碳烃是石油化工、煤化工等过程常见副产物，将其进行齐聚得到长碳链化合物，不仅可以提高石油化工、煤化工等转化过程的效率，同时提高碳资源的综合利用率。目前，低碳烃齐聚制长碳链化合物，主要包括低碳烃齐聚制二聚、三聚、四聚或五聚产物，产物多以汽油或柴油为主。

航空燃油一般是由碳数在6～16间的烃类组成，包含有烷烃、环烷烃、芳烃等多种组分(Prem L,Donald H,Philip D.Environmental Science&Technology,2011,45,10744-10749.)。

烯烃齐聚在多相催化剂上发生反应主要有两种活性中心：一种是质子酸中心；另一种是负载金属的空轨道产生的L酸中心。传统质子酸催化剂由于其易失活、难分离，已很少用于低碳烃齐聚过程。固体酸催化剂具有质子酸中心，同时还具有环境友好、易于再生和可调控产物油气比等优势而受到研究者的青睐。例如UOP公司开发非选择性烯烃齐聚SPAC工艺、南非SASOL开发的费托合成副产物中C3、C4烯烃齐聚工艺及上海兖矿能源科技公司开发的费托反应产物低碳烯烃齐聚工艺等，皆采用不同的固体酸催化剂进行。原料多以烯烃为主，产物多以链烃为主、芳烃及环烷烃含量低，主要产品为汽油或柴油，催化剂稳定性有待提高等问题。

而具备MFI型三维孔道结构和良好酸性的ZSM-5分子筛，受其适宜孔道的限域作用，在低碳烃齐聚中表现出很好的抗积碳能力，且具有一定的芳构化、环化作用，被认为是低碳烃烃齐聚制备高品质航空燃油最具前景的催化剂。

发明内容

本发明旨在提供一种低碳烃齐聚制航油催化剂及其制备方法和应用，利用ZSM-5分子筛的特性，进行改性，从而获得能够应用于低碳烃齐聚制备高品质航油的催化剂，并将其用于低碳烃齐聚制备高品质航油组分。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低碳烃齐聚制航油催化剂，包括ZSM-5分子筛和改性组分，所述ZSM-5分子筛的质量百分比x为30％<x<100％；所述改性组分选用镍盐、铵盐、锌盐、锆盐、硼酸、磷酸中的任一种或多种混合物。

上述技术方案中，所述ZSM-5分子筛选用全硅型或Si/Al为10～300型。

上述技术方案中，所述镍盐包括其硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐及氯化物；所述铵盐包括其硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐及氯化物；所述锌盐包括其硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐及氯化物；所述锆盐包括其硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐及氯化物。

一种低碳烃齐聚制航油催化剂的制备方法，包括：

称取适量改性组分，所述改性组分选用镍盐、铵盐、锌盐、锆盐、硼酸、磷酸中的任一种或多种混合物；将所述改性组分溶于水中制备得到改性溶液；

根据ZSM-5分子筛的质量百分比x为30％<x<100％。称取适量ZSM-5分子筛，将ZSM-5分子筛放入所述改性溶液中，混匀后静置浸渍8～24小时，得到催化剂前驱体溶液；